[发明专利]认知传感网络中基于放大转发双向协作的无线携能通信方法

说明书

一种认知传感网络中基于放大转发双向协作的无线携能通信方法，在该方法中，两个传感器节点通过中继传感器节点的帮助进行互相转发信息，中继传感器节点使用功率分割的方式分割接收到的信号，一半用于能量收集，另一半用于信息接收，中继传感器节点利用其收集到的全部能量E，采用放大转发中继协议，帮助两个传感器节点互相转发信息。本发明能够有效提高无线携能通信的频谱资源利用率，从而减少整个认知传感网络速率的损失。

技术领域

本发明属于认知传感网络领域中的无线携能通信技术领域，尤其是一种双向协作携能通信方法。

背景技术

无线传感器网络逐渐被广泛使用，由于无线传感器网络中的传感器节点可以通过协作的方式来感知、收集、处理和传输传感器网络所覆盖区域中被感知对象的信息，同时具备低成本和部署灵活的优点。随着无线传感器网络的长期使用，无线传感器网络的使用寿命受到自身储能电池的限制以及无线传感器网络的频谱资源逐渐稀缺由于传感器节点数量增加等缺点逐渐暴露出来。

为了解决无线传感器网络中传感器节点自身储能电池能量有限的问题，从而延长无线传感器网络的寿命，能量收集技术引起了广泛的关注。经过研究表明，无线携能通信技术能够稳定的从射频信号中同时收集能量和信息，适用于传感器节点这种低功耗应用。认知无线电是一种能够有效缓解频谱资源匮乏的手段，通过让认知用户感知并接入空闲的频谱从而缓解频谱资源紧张的问题。通过将无线携能通信技术和认知无线电应用到无线传感器网络中，形成了一种全新的采用了无线携能通信技术的认知传感网络，这种认知传感网络能够有效解决使用寿命过短以及频谱资源过度稀缺的问题。

在现有的采用无线携能通信技术的认知传感网络中，主用户和认知用户之间通过双向协作方式进行通信，使得原本就非常有限的频谱资源得不到充分利用，带来通信速率的损失。

发明内容

为了克服现有认知传感网络中双向协作无线携能方法频谱资源利用率低的缺陷，本发明在认知传感网络中提供一种有效提高频谱资源利用率的基于放大转发双向协作的无线携能通信方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种认知传感网络中基于放大转发双向协作的无线携能通信方法，本发明以认知传感网络为背景，认知传感网络由一个主网络和一个认知传感网络组成；主网络包含一对主用户，即主用户PU1和主用户PU2；认知网络由三个传感器节点组成，传感器节点SN1、传感器节点SN2和中继传感器节点RSN；整个传输过程被分为两个时隙，每个时隙各占传输时间的所述认知传感网络中基于放大转发双向协作的无线携能通信方法包括以下步骤：

1)在第一时隙中，主用户PU1和主用户PU2互相发送信息，会对中继传感器节点产生干扰。传感器节点SN1和传感器节点SN2发送信息给中继传感器节点，中继传感器节点采用功率分割的方式分割接收到的信号，其中一半用于能量收集，另一半用于信息接收；

2)在第二时隙中，主用户PU1和主用户PU2继续互相发送信息，会对传感器节点SN1和传感器节点SN2造成干扰。中继传感器节点利用其收集到的全部能量E放大转发传感器节点SN1和传感器节点SN2的信息；

认知传感网络中传感器节点SN1和SN2的发送功率优化问题建模为：

满足以下条件